RU2038703C1 - Digital receiver of digital signals with rotating phase - Google Patents
Digital receiver of digital signals with rotating phase Download PDFInfo
- Publication number
- RU2038703C1 RU2038703C1 SU5027576A RU2038703C1 RU 2038703 C1 RU2038703 C1 RU 2038703C1 SU 5027576 A SU5027576 A SU 5027576A RU 2038703 C1 RU2038703 C1 RU 2038703C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- inputs
- unit
- phase
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электросвязи и может использоваться для приема дискретных сигналов, передаваемых по каналам связи со скоростью 2400 бит/с. The invention relates to telecommunications and can be used to receive discrete signals transmitted over communication channels at a speed of 2400 bit / s.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является цифровое устройство приема сигналов, содержащее блок вычисления ошибок, усилитель с АРУ, фазовращатель АЦП, адаптивный корректор, блок регулирования уровня, блок демодуляции и компенсации фазы, решающий блок и декодер. Closest to the invention in technical essence is a digital signal receiving device comprising an error calculation unit, an AGC amplifier, an ADC phase shifter, an adaptive corrector, a level control unit, a demodulation and phase compensation unit, a decision unit and a decoder.
Недостатком приемника цифрового адаптивного устройства преобразования сигналов является невозможность когерентного приема дискретных сигналов с "вращающейся фазой", используемых при передаче данных на скорости 2400 бит/с. The disadvantage of the receiver of the digital adaptive signal conversion device is the impossibility of coherent reception of discrete signals with a "rotating phase" used in data transmission at a speed of 2400 bit / s.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей при работе на скорости 2400 бит/с. The objective of the invention is to expand the functionality when working at a speed of 2400 bps.
На фиг.1 изображена структурная электрическая схема цифрового приемника; на фиг. 2 схема блока выделения синхросигналов; на фиг.3 схема блока выделения тактовой частоты; на фиг.4а и б схемы коммутации несущей и фазового манипулятора соответственно. Figure 1 shows the structural electrical circuit of a digital receiver; in FIG. 2 diagram of a block for selecting clock signals; figure 3 diagram of a block allocation clock frequency; on figa and b circuit switching carrier and phase manipulator, respectively.
Цифровой приемник дискретных сигналов с "вращающейся фазой" содержит полосовой фильтр 1, усилитель 2 с автоматической регулировкой уровня 2, аналого-цифровой преобразователь 3, первый и второй умножители 4 и 5, генератор 6, первый, второй, третий и четвертый фильтры нижних частот (ФНЧ) 7-10, первый и второй сумматоры 11 и 12, формирователь 13 сигнала коррекции фазы, блок 14 коммутации, преобразователь 15 сигнала с линейной частотной модуляцией, блок 16 выделения синхросигналов, адаптивный корректор 17, фазовращатель 18, решающий блок 19, декодер 20, дескремблер 21, фазовый манипулятор 22, блок 23 вычисления фазовой ошибки, блок 24 подстройки фазы несущего колебания и блок 25 коммутации несущей. The digital rotary phase digital receiver contains a bandpass filter 1, an amplifier 2 with automatic level control 2, an analog-to-digital converter 3, the first and second multipliers 4 and 5, the generator 6, the first, second, third and fourth low-pass filters ( LPF) 7-10, the first and second adders 11 and 12, the phase correction signal generator 13, the switching unit 14, the linear frequency modulated signal converter 15, the
Блок 16 выделения синхросигналов содержит блок 26 выделения тактовой частоты, блок 27 подстройки такта и опорный генератор 28. The
Блок 26 выделения тактовой частоты содержит первый и второй умножители 29 и 30, сумматор 31, полосовой фильтр 32 и компаратор 33. The
Блок 25 коммутации несущей содержит первый ключ 34, компаратор 35, элемент И 36, триггер 37, второй, третий и четвертый ключи 38-40. The
Фазовый манипулятор 22 содержит первый, второй, третий и четвертый умножители 41-44 и первый и второй сумматоры 45 и 46. The
Цифровой приемник работает следующим образом. The digital receiver operates as follows.
При передаче данных по каналам тональной частоты (ТЧ) со скоростями 1200 и 2400 бит/с используются два вида фазоманипулированных сигналов: вариант А, при котором разность фаз между соседними посылками кратна π на скорости 1200 бит/с и π/2 при скорости 2400 бит/с, и вариант В с разностью фаз, кратной π /2, на скорости 1200 бит/с и π /4 на скорости 2400 бит/с. Сигналы вида В получили в литературе название сигналов с "вращающейся фазой" и используются при работе по каналам ТЧ ухудшенного качества с целью поддержания более стабильной работы системы тактовой синхронизации приемника дискретных сигналов. When transmitting data on tonal frequency (PM) channels with speeds of 1200 and 2400 bit / s, two types of phase-shifted signals are used: option A, in which the phase difference between adjacent packets is a multiple of π at a speed of 1200 bit / s and π / 2 at a speed of 2400 bits / s, and option B with a phase difference multiple of π / 2 at a speed of 1200 bps and π / 4 at a speed of 2400 bps. Signals of type B have received the name of “rotary phase” signals in the literature and are used when working on PM channels of poor quality in order to maintain more stable operation of the clock synchronization system of the receiver of discrete signals.
Фазоманипулированный сигнал при скорости передачи 1200 бит/с можно представить следующим образом:
1. При варианте манипуляции А
Si Acost+iπ+π ηj(m)+φ(t), (1) где ωo круговая несущая частота;
φ(t) изменение фазы сигнала, вызванное его прохождением по каналу связи;
η(m) коэффициент, принимающий в данном случае значение 0,1.The phase-manipulated signal at a bit rate of 1200 bps can be represented as follows:
1. With the option of manipulation A
S i Acos t + iπ + π η j (m) + φ (t) , (1) where ω o is the circular carrier frequency;
φ (t) the phase change of the signal caused by its passage through the communication channel;
η (m) is a coefficient taking in this case a value of 0.1.
2. При варианте манипуляции В
Si Acost+i1 +π (m)+ + φ(t). (2)
Сравнивая (1) и (2) видим, что в структуре сигнала по варианту В появляется вращающаяся компонента i π/2, не несущая полезной информации, которую следует устранить в приемнике. При когерентном методе приема сигналов вида (1) и (2) в цифровом приемнике необходимо сформировать опорные колебания expj[ ωot+iπ+φ(t) для детектирования сигналов по варианту А и
expjt+i1 + i +φ(t) по варианту В.2. With the option of manipulation In
S i Acos t + i 1 + π (m) + + φ (t) . (2)
Comparing (1) and (2), we see that the rotating component i π / 2 appears in the signal structure according to option B, which does not carry useful information that should be eliminated in the receiver. With a coherent method of receiving signals of the form (1) and (2) in a digital receiver, it is necessary to generate reference oscillations expj [ω o t + iπ + φ (t) for detecting signals according to option A and
expj t + i 1 + i + φ (t) according to option B.
Из последнего выражения видно, что для приема сигналов с вариантом В манипуляции фазу опорного колебания в приемнике необходимо вращать на угол i π/2. Аналогичным образом можно показать, что при приеме сигналов со скоростью 2400 бит/с, манипулированных по варианту В, фазу опорного колебания в приемнике необходимо вращать на угол, кратный i π/4. It can be seen from the last expression that in order to receive signals with option B of manipulation, the phase of the reference oscillation in the receiver must be rotated by an angle π / 2. Similarly, it can be shown that when receiving signals at a speed of 2400 bit / s, manipulated according to option B, the phase of the reference oscillation in the receiver must be rotated by an angle multiple of i π / 4.
Вращение фазы опорного колебания в приемнике осуществляется вначале не каждый такт, а только по разрешающему сигналу Ui, полученному в результате вычисления разности фаз принимаемого и опорного колебания Δφ равной для скорости 1200 бит/с (вариант В) следующей величине:
Δφi= i1 -i+ ηj(m). (3)
С другой стороны, фазовую ошибку, вычисляемую в цифровом приемнике дискретных сигналов, можно записать следующим образом:
sinΔφi= I, (4) где Im{·} операция выделения мнимой части произведения;
комплексный сигнал на входе решающего блока приемника;
комплексно-сопряженная оценка сигнала на выходе решающего блока приемника.The rotation of the phase of the reference oscillation in the receiver is carried out initially not every clock cycle, but only by the enable signal U i obtained by calculating the phase difference of the received and reference oscillation Δφ equal to the following value for the speed of 1200 bit / s (option B):
Δφ i = i 1 -i + η j (m). (3)
On the other hand, the phase error calculated in the digital receiver of discrete signals can be written as follows:
sinΔφ i = I , (4) where I m {·} is the operation of extracting the imaginary part of the work;
complex signal at the input of the decision block of the receiver;
complex conjugate signal estimation at the output of the receiver decision block.
Из (3) и (4) следует равенство
sini1 i + ηj(m). (5)
В зависимости от соотношения фаз принимаемого и опорного колебаний Δφi может принимать значения, кратные K1 π/2, где К1 0,1,2,3 для сигналов на скорости 1200 бит/с, манипулированных по варианту В, и кратные К2 π /4, где К2 0,1,7 для сигналов варианта В на скорости 2400 бит/с.From (3) and (4) it follows that
sin i 1 i + η j (m) . (5)
Depending on the ratio of the phases of the received and reference oscillations, Δφ i can take values that are multiples of K 1 π / 2, where K 1 0,1,2,3 for signals at a speed of 1200 bit / s, manipulated according to option B, and multiples of K 2 π / 4, where K 2 0,1,7 for the signals of option B at a speed of 2400 bit / s.
Тогда из (5) получаем следующий алгоритм формирования разрешающего сигнала Ui:
для сигналов со скоростью 1200 бит/с
Ui= (6)
для сигналов со скоростью 2400 бит/с
Ui= (7)
Рассмотренный выше алгоритм приема сигналов с "вращающейся фазой" реализован в предлагаемом устройстве.Then from (5) we obtain the following algorithm for the formation of the resolving signal U i :
for signals at 1200 bps
U i = (6)
for signals at 2400 bps
U i = (7)
The above algorithm for receiving signals with a "rotating phase" is implemented in the proposed device.
Цифровой приемник работает следующим образом. The digital receiver operates as follows.
Поступающий из канала ТЧ фазоманипулированный сигнал фильтруется полосовым фильтром 1, затем усиливается усилителем 2 с автоматической регулировкой уровня до номинального значения и преобразуется в аналого-цифровом преобразователе 3 в цифровую форму. Цифровые отсчеты принимаемого сигнала с частотой mfтч (fтч тактовая частота приемника), вырабатываемой блоком 16 выделения синхросигналов, поступают на синхронный демодулятор, выполненный на первом 4 и втором 5 умножителях, генераторе 6, четырех ФНЧ 7-10, первом 11 и втором 12 сумматорах.The phase-shifted signal coming from the PM channel is filtered by a band-pass filter 1, then it is amplified by an amplifier 2 with automatic level control to a nominal value and converted into a digital form in the analog-to-digital converter 3. Digital samples of the received signal with a frequency of mf pt (f pt is the clock frequency of the receiver) generated by the sync
ФНЧ 7-10 представляют собой цифровые нерекурсивные фильтры, значения импульсных характеристик которых записаны в формирователь 13 сигнала коррекции фазы. ФНЧ 7-10 помимо последетекторной фильтрации выполняют функции компромиссного корректора неравномерности ГВЗ канала ТЧ. Low-pass filters 7-10 are digital non-recursive filters, the values of the impulse characteristics of which are recorded in the driver 13 of the phase correction signal. Lowpass filters 7-10, in addition to post-detector filtering, perform the functions of a compromise corrector for the non-uniformity of the GVZ of the PM channel.
Комплексная огибающая принимаемого сигнала в виде реальной составляющей на выходе сумматора 11 и мнимой составляющей на выходе сумматора 12 поступает на блок 14 коммутации, который в данном случае переключает входные сигналы соответственно на первый и четвертый выходы, подавая их тем самым на вход адаптивного корректора 17. Откоppектированные отсчеты реальной и мнимой составляющих принимаемого с частотой fтч с выхода адаптивного корректора 17 поступают соответственно на первый и второй входы фазовращателя 18, представляющего собой комплексный умножитель, построенный по структуре, аналогичной фазовому манипулятору 22. На третий и четвертый входы фазовращателя 18 подается определенным образом сформированное опорное колебание с выходов фазового манипулятора 22. Откорректированный по фазе сигнал поступает с выходов фазовращателя в виде двух составляющих на второй и третий входы решающего блока 19, представляющего собой пороговую схему в которой по отсчетам входных сигналов выносится решение о принятии того или иного информационного символа .The complex envelope of the received signal in the form of a real component at the output of the adder 11 and an imaginary component at the output of the adder 12 is supplied to the switching unit 14, which in this case switches the input signals to the first and fourth outputs, respectively, thereby supplying them to the input of the adaptive corrector 17. counts of the real and imaginary components received with a frequency f PM from the output of the adaptive corrector 17 are received respectively at the first and second inputs of the phase shifter 18, which is a complex a multiplier constructed according to a structure similar to that of a
Сигналы с выхода фазовращателя 18 поступают также на первый и второй входы блока 22 вычисления фазовой ошибки, на третий и четвертый входы которого одновременно приходят отсчеты с выхода решающего блока 19.The signals from the output of the phase shifter 18 are also received at the first and second inputs of the phase
Блок 23 вычисления фазовой ошибки реализует алгоритм (4) оценки фазового рассогласования принимаемого и опорного колебаний. Полученная в блоке 23 вычисления фазовой ошибки оценка фазового рассогласования Δφi подается в блок 24 подстройки фазы несущего колебания, реализующего алгоритм
= -γ1Δφi- (8) подстройки текущей фазы опорного колебания и алгоритм преобразования ⇒ expj , осуществляемого, например, с помощью постоянного запоминающего устройства, входящего в состав блока 24 подстройки фазы несущего колебания.The phase error calculation unit 23 implements the algorithm (4) for evaluating the phase mismatch of the received and reference oscillations. The phase error calculation obtained in block 23 of the phase error calculation Δφ i is supplied to the carrier oscillation phase adjustment block 24, which implements the algorithm
= -γ 1 Δφ i - (8) adjusting the current phase of the reference oscillation and the transformation algorithm ⇒ expj carried out, for example, using a permanent storage device included in the block 24 phase adjustment of the carrier oscillation.
Ошибка фазового рассогласования с выхода блока 23 вычисления фазовой ошибки подается также на второй вход блока 25 коммутации несущей, в котором она поступает на вход компаратора 35, на второй вход которого с выхода ключа 34 подается пороговое напряжение Un1 или Un2 в зависимости от выбранной скорости работы приемника 1200 или 2400 бит/с. Коммутация первого ключа осуществляется логическими сигналами, поступающими на третий вход блока 25 коммутации несущей. В компараторе 35 осуществляется алгоритм сравнения фазовой ошибки с порогом и формирования разрешающего сигнала Ui в соответствии с выражениями (6) или (7). В зависимости от результатов сравнения на выходе компаратора 35 появляется сигнал логической "1" или логического "0", который подается на вход элемента И 36, на второй вход которого подаются импульсы тактовой частоты, привязанные к моментам манипуляции в принимаемом сигнале. Тактовая частота поступает с второго выхода блока 16 выделения синхросигналов. На третий вход элемента И 36 с четвертого входа блока 25 коммутации несущей подается логический "0", разрешающий прием сигналов, манипулированных по варианту В.A phase mismatch error from the output of the phase error calculation unit 23 is also fed to the second input of the
Разрешающий сигнал Ui, привязанный к моментам манипуляции в принимаемом сигнале, с выхода элемента И 36 подается на счетный вход С триггера 37. Значение разрешающего сигнала Ui определяется по алгоритму, описываемому выражениями (6) и (7). Если, например, при скорости передачи 1200 бит/с I , т.е. если в i-ый момент времени разность фаз между принимаемый и опорным сигналами в приемнике близка к k π, соотношение (5), т.е. другими словами, если в i-ый тактовый момент времени фазы принимаемого и опорного сигнала совпадают с точностью до π то на выходе элемента И 36 формируется разрешающий сигнал Ui 1, по которому перебрасывается триггер 37, переключая сигналами с первого и второго выходов ключи 38 и 39 таким образом, чтобы на выходе ключа 38 присутствовал логический "0", а на выходе ключа 39 логическая "1", поступающие на их второй и третий входы соответственно с первого и второго выходов ключа 40. Одновременно на третий и четвертый входы фазового манипулятора 22 с выходов блока 24 подстройки фазы несущего колебания подается сигнал вида expj= cos+jsin. Предположим, что до момента прихода разрешающего сигнала Ui ключи 38 и 39 находились в таком положении, что на первом выходе блока 25 коммутации несущей и соответственно на первом входе фазового манипулятора 22 была логическая "1", на втором выходе блока 25 коммутации несущей и соответственно на втором входе фазового манипулятора 22 был логический "0". Тогда сигнал на выходе сумматора 45 фазового манипулятора 22 был бы пропорционален cos cos а на выходе сумматора 46 пропоpционален sin sin
При переключении триггера 37 (Ui 1) сигнал на первом входе фазового манипулятора 22 становится равным логическому "0", а на втором входе логической "1". При этом сигнал на выходе сумматора 45 фазового манипулятора 22 будет пропорционален sin sin а на выходе сумматора 46 cos cos т.е. произойдет поворот фазы опорного колебания, подаваемого на третий и четвертый входы фазовращателя 18, на π /2. Далее данный процесс будет автоматически повторяться, осуществляя тем самым вращение фазы опорного колебания в приемнике на угол, кратный π /2.The resolving signal U i , tied to the moments of manipulation in the received signal, is output from the output of the And 36 element to the counting input C of the trigger 37. The value of the resolving signal U i is determined by the algorithm described by expressions (6) and (7). If, for example, at a bit rate of 1200 bps I , i.e. if at the ith moment of time the phase difference between the received and reference signals in the receiver is close to k π, relation (5), i.e. in other words, if at the i-th clock moment of time the phases of the received and reference signals coincide to an accuracy of π, then the
When the trigger 37 (U i 1) is switched, the signal at the first input of the
Если же в i-ый тактовый момент I ±1, т.е. если разность фаз в i-ый момент времени между принимаемым и опорным колебаниями кратна π /2, то разрешающий сигнал на выходе элемента И 36 не появляется (логический "0"), триггер 37 не перебрасывается и соответственно ключи 38 и 39 остаются в исходном положении, сохраняя тем самым логическую "1" на первом входе фазового манипулятора 22 и логический "0" на его втором входе. Поворота фазы опорного колебания в данном случае не происходит.If at the i-th clock moment I ± 1, i.e. if the phase difference at the ith moment of time between the received and reference oscillations is a multiple of π / 2, then the resolving signal at the output of the And 36 element does not appear (logical "0"), the trigger 37 does not transfer and, accordingly, the
Аналогичным образом предлагаемое устройство функционирует при скорости передачи 2400 бит/с. Similarly, the proposed device operates at a transmission speed of 2400 bps.
Отличием от рассмотренного выше алгоритма в данном случае является сравнение фазовой ошибки с пороговым напряжением, равным в компараторе 35, и подача на входы ключей 38 и 39 напряжений, пропорциональных величине 0,707, которые поступают с выходов ключа 40 при его замыкании. The difference from the algorithm considered above in this case is the comparison of the phase error with a threshold voltage equal to in the
Для получения в приемнике импульсов тактовой частоты, приведенных к моментам манипуляции в принимаемом сигнале, служит блок 16 выделения синхросигналов, который работает следующим образом. To receive the clock pulses in the receiver, reduced to the moments of manipulation in the received signal, there is a
Реальная и мнимая составляющие комплексной огибающей принимаемого сигнала подаются на первый и второй входы блока 26 выделения тактовой частоты, в котором они возводятся в квадрат в умножителях 29 и 30 и складываются друг с другом, формируя таким образом на выходе сумматора 31 квадрат модуля комплексной огибающей. В спектре комплексной огибающей принимаемого сигнала содержится составляющая с частотой, равной тактовой, которая выделяется полосовым фильтром 32 и подается на компаратор 33, формирующий на своем выходе прямоугольные импульсы принимаемой тактовой частоты. Выделенные импульсы тактовой частоты подаются на первый вход блока 27 подстройки такта, на второй вход которого подаются импульсы высокой частоты с выхода опорного генератора 28. Блок 27 подстройки такта представляет собой дискретную систему фазовой автоподстройки частоты с импульсным управлением сигналами добавления и вычитания, в которой в качестве эталонного колебания используется выделенная из принимаемого сигнала тактовая частота. The real and imaginary components of the complex envelope of the received signal are fed to the first and second inputs of the clock
Импульсы подстроенной под принимаемый сигнал тактовой частоты с второго выхода блока 16 выделения синхросигналов подаются в блок 25 коммутации несущей, привязывая тем самым разрешающий сигнал Ui к моментам манипуляции в принимаемом сигнале. Помимо этого импульсы с частотой mfтч (m 5-8) с первого выхода блока 16 выделения синхросигналов подаются на второй вход аналого-цифрового преобразователя 3 для дискретизации принимаемого сигнала при его преобразования в цифровой вид.The pulses of the clock frequency tuned to the received signal from the second output of the sync
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5027576 RU2038703C1 (en) | 1991-07-02 | 1991-07-02 | Digital receiver of digital signals with rotating phase |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5027576 RU2038703C1 (en) | 1991-07-02 | 1991-07-02 | Digital receiver of digital signals with rotating phase |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2038703C1 true RU2038703C1 (en) | 1995-06-27 |
Family
ID=21597023
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5027576 RU2038703C1 (en) | 1991-07-02 | 1991-07-02 | Digital receiver of digital signals with rotating phase |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2038703C1 (en) |
-
1991
- 1991-07-02 RU SU5027576 patent/RU2038703C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1392629, кл. H 04L 27/22, 1986. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2712706B2 (en) | Adaptive phase detection synchronization method | |
JP2765600B2 (en) | Demodulation circuit | |
US4344178A (en) | Costas loop QPSK demodulator | |
JP3728573B2 (en) | Demodulator | |
US4887280A (en) | System for detecting the presence of a signal of a particular data rate | |
US5062123A (en) | Kalman predictor for providing a relatively noise free indication of the phase of a carrier laden with noise | |
US5524126A (en) | Symbol timing recovery using fir data interpolators | |
JP3361995B2 (en) | Carrier recovery circuit and carrier recovery method | |
EP0102662A2 (en) | Non-PLL concurrent carrier and clock synchronization | |
US5517689A (en) | Phase detecting method and phase detector and FM receiver using phase detecting method | |
US4652838A (en) | Phase randomization to reduce detectability of phase or frequency-modulated digital signals | |
KR100542091B1 (en) | Symbol timing recovery network for a carrierless amplitude phasecap signal | |
EP0484914B1 (en) | Demodulator and method for demodulating digital signals modulated by a minimum shift keying | |
US4891598A (en) | Variable bit rate clock recovery circuit | |
JPH0136745B2 (en) | ||
RU2038703C1 (en) | Digital receiver of digital signals with rotating phase | |
US4592071A (en) | Recovery of carrier and clock frequencies in a phase or amplitude state modulation and coherent demodulation digital transmission system | |
US5999577A (en) | Clock reproducing circuit for packet FSK signal receiver | |
JPH11298541A (en) | Center level error detection correction circuit | |
JPH0951361A (en) | Mpsk demodulation receiver, digital filter and mpsk demodulation method | |
JP3369291B2 (en) | Phase error detection circuit and clock recovery circuit | |
EP0534180B1 (en) | MSK signal demodulating circuit | |
JPH06237277A (en) | Psk carrier signal regenerating device | |
JP3058906B2 (en) | Carrier regeneration circuit | |
JP2696948B2 (en) | Carrier recovery circuit |